橡胶复合材料高温磨耗表面微观结构特征及磨耗机理研究

发布时间：2017-07-14 19:08

  本文关键词：橡胶复合材料高温磨耗表面微观结构特征及磨耗机理研究

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【摘要】：橡胶制品的磨耗性能是评价其性能优劣的有效指标,而其磨耗性能的优劣与很多因素相关,同时目前的评价方法不能较全面的分析橡胶复合材料表面磨耗机理。与传统表面形貌定性分析方法不同,本研究通过分形维数、多重分形谱方法描述橡胶磨耗复杂无规则的表面及空间现象,实现对橡胶复合材料表面微观结构和宏观橡胶磨耗的定量分析。本研究从橡胶复合材料高温磨耗表面形貌表征出发,利用分形理论研究高温磨耗表面形貌的特点,探究高温磨耗性能与磨耗表面形貌之间的关联性与规律性,建立橡胶复合材料高温磨耗性能的理论模型和表征参数,定量表征橡胶复合材料高温磨耗性能;并进行了不同角度、负荷、路面条件下的橡胶复合材料磨耗实验,更客观的模拟轮胎的使用条件,揭示橡胶复合材料高温磨耗机理,并对其进行微观描述。在进行室内实验基础上,采用分形理论对全钢载重子午线轮胎磨耗表面进行了定量分析,特别分析了轮胎实际行驶工况下不同位置处磨耗性能的区别,获得了轮胎胎面不同区域、不同行驶里程下的磨耗特征。研究结果表明:(1)试样表面的α-f(α)多重分形谱曲线属于一种左侧相对集中、右侧相对稀疏的左钩状曲线,橡胶复合材料磨耗表面形貌图像中大概率分布居多,橡胶复合材料磨耗表面具有明显的分形特征,分形理论可以作为一种研究橡胶复合材料磨耗机理的有效分析方法;(2)温度是影响橡胶复合材料磨耗性能的重要因素,随着温度的升高,磨耗量越多,橡胶复合材料磨耗表面越剧烈,橡胶复合材料表面的高度均一性越差、复杂程度越高;(3)角度、负荷、路面对橡胶复合材料磨耗表面形貌都有重要的影响;(4)轮胎磨耗表面具有明显的分形特征,轮胎胎面不同位置处磨耗程度不同,轮胎表面磨耗情况受轮胎行驶公里数、轮胎位置、接触路面等因素的影响而不同。
【关键词】：橡胶复合材料 分形理论 表面形貌 磨耗
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ330.1;TB33
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 研究目的及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-21
• 1.2.1 橡胶磨耗性能研究进展12-16
• 1.2.1.1 橡胶磨耗机理12
• 1.2.1.2 传统的磨耗实验机和方法12-14
• 1.2.1.3 橡胶磨耗性能外部影响因素的研究14-16
• 1.2.2 表面形貌研究方法进展16-18
• 1.2.2.1 表面形貌测定方法研究现状16-17
• 1.2.2.2 分形理论的应用现状17-18
• 1.2.3 橡胶磨耗表面微观结构特征及机理的研究现状18-21
• 1.2.3.1 理论研究现状18-20
• 1.2.3.2 实验研究现状20-21
• 1.3 研究内容与方案21-23
• 1.3.1 研究内容21-22
• 1.3.2 研究方案22-23
• 2 分形理论及图像分析处理23-39
• 2.1 概述23-28
• 2.1.1 分形几何定义23
• 2.1.2 分形几何性质23-24
• 2.1.3 分形维数定义24-25
• 2.1.4 典型的分形几何图形25-28
• 2.2 图像分析处理28-29
• 2.3 盒维数29-32
• 2.3.1 盒维数定义29-30
• 2.3.2 盒维数算法30-32
• 2.4 多重分形32-38
• 2.4.1 多重分形理论介绍32-34
• 2.4.2 多重分形谱程序算法34-35
• 2.4.3 多重分形谱曲线特征35-38
• 2.5 本章小结38-39
• 3 不同工况下的磨耗性能测试39-49
• 3.1 实验材料39
• 3.2 实验配方39-40
• 3.3 仪器设备40-44
• 3.3.1 新型橡胶高温磨耗试验机40-42
• 3.3.2 3D测量激光显微镜42-44
• 3.4 试样制备方法44-45
• 3.5 磨耗性能测试45-48
• 3.5.1 密度的测定45-46
• 3.5.2 硬度的测定46
• 3.5.3 磨耗性能的测定46-48
• 3.6 本章小结48-49
• 4 橡胶复合材料磨耗表面微观结构特征及磨耗机理研究49-65
• 4.1 基于分形维数的橡胶复合材料高温磨耗表面形貌表征50-51
• 4.2 基于多重分形的橡胶复合材料磨耗表面形貌表征51-63
• 4.2.1 温度对比51-53
• 4.2.2 角度对比53-57
• 4.2.3 负荷对比57-60
• 4.2.4 路面对比60-63
• 4.3 本章小结63-65
• 5 轮胎磨耗性能表征65-76
• 5.1 市内公交轮胎表面分析65-71
• 5.1.1 试样制备65-66
• 5.1.2 图像获取及处理66-67
• 5.1.3 基于分形理论的轮胎磨耗表面形貌表征67-69
• 5.1.4 基于微观参数的轮胎磨耗表面形貌表征69-71
• 5.2 长途卡车轮胎表面分析71-75
• 5.2.1 试样制备71-72
• 5.2.2 图像获取及处理72
• 5.2.3 基于分形理论的轮胎磨耗表面形貌表征72-74
• 5.2.4 基于微观参数的轮胎磨耗表面形貌表征74-75
• 5.3 本章小结75-76
• 6 总结与展望76-78
• 6.1 总结76
• 6.2 创新点76-77
• 6.3 展望77-78
• 参考文献78-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间发表的学术成果84-86

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本文编号：542270